És un error força comú el de confondre els minerals amb les roques. Per tal d’evitar-lo, hem d’aprendre el significat que aquests termes tenen per a la geologia.
Què són els minerals?
Per tal de comprendre què són hem de recórrer a la química. La química sovint parla d’elements (com el plom o el sofre) i de compostos (com el sulfur de plom).
Un compost es forma quan dos o més elements es combinen mitjançant enllaços químics.
Un mineral és, simplement, un element químic o un compost que es forma a la Terra de manera natural. Per exemple, el compost que els químics anomenen sulfur de plom és un mineral comú que els geòlegs anomenen galena. A cada mineral li correspon una fórmula química: la de la galena és PbS (Pb: plom; S: sofre).
Hi ha milers de minerals diferents a la Terra, però tan sols uns 30 són molt comuns.
Pots consultar l'article "Minerals" a la Viquipèdia.
Què són les roques?
Hi ha una gran varietat de roques a la Terra, però totes elles tenen en comú un fet: estan formades per minerals. Algunes roques, com ara la metaquarsita, contenen un sol mineral, el quars en aquest cas; la majoria, però, estan formades per l’associació de diferents minerals.
En examinar una roca, les primeres preguntes que es fa un geòleg o una geòloga són: quins minerals conté? i com estan associats aquests minerals? Les respostes a aquestes preguntes serviran per a donar nom a la roca i per a saber com es va formar.
Abans d’estudiar les roques i els minerals en detall convé tenir algunes nocions sobre els elements dels quals són formats. La química coneix al voltant d’un centenar d’elements, però al camp de la geologia normalment consideren dos grups:
els elements majoritaris, que són presents en grans quantitats a l’escorça terrestre
els elements minoritaris, que són molt menys comuns.
Aquest dos grups són la base per a dividir els minerals en dos grups:
els minerals formadors de roques (o petrogenètics), formats amb elements majoritaris
els minerals no formadors de roques, més rars i molts d’ells de gran interès econòmic. Aquests minerals contenen elements minoritaris.
De totes maneres, s’han proposat diferents sistemes de classificació dels minerals. El més acceptat és el sistema del químic suec Berzelius, que els agrupa en vuit classes mineralògiques segons la naturalesa de l’anió (element o grup d’elements units que té càrrega negativa, per exemple el grup carbonat, CO32-, que en associar-se a un catió, com ara el calci, Ca2+, forma una espècie neutra; CaCO3 o carbonat de calci).
Classe
Anió o grup aniònic
I
Elements natius i aliatges
-
II
Sulfurs, sulfosals
S2-
III
Halogenurs
Cl-, F-
IV
Òxids i hidròxids
O2-, OH-
V
Carbonats, nitrats, borats i iodats
CO32-, NO3-, BO33-,IO3-
VI
Sulfats, cromats, molibdats i volframats
AO42-
VI
Fosfats, arseniats i vanadats
AO43-
VIII
Silicats
SinOmq-
A: S, Cr, Mb, W, P, As, V.
Els elements majoritaris i els minerals formadors de roques
Hi ha vuit elements en aquest grup, i entre aquests formen el 99 % del pes de l’escorça terrestre:
El major percentatge del pes de l’escorça correspon a l'oxigen (O) i al silici (Si). Aquests dos elements es combinen fàcilment entre ells i amb d’altres elements per a formar el grup més comú de minerals de la Terra: els silicats. Els silicats representen (en pes) el 98% de les roques de l’escorça: per exemple, tots els minerals de la roca granit són silicats. Encara que els silicats són el principal grup de minerals formadors de roques, els carbonats, formats per carboni (C) i oxigen (O) són també importants. El carbonat més comú és el mineral calcita, que forma les roques calcàries i el marbre, per exemple.
Els minerals més freqüents formadors de roques:
Quars
Silicat pur. Fórmula SiO2.
Família dels feldspats
Un rang de silicats que contenen, a més del silici i l’oxigen, alumini, sodi, potassi i calci. El més comuns són el grup de l’ortosa (potassi i alumini) i de la plagiòclasi (calci, sodi i alumini).
Família de les miques
Silicats complexos, els més comuns dels quals són la mica biotita (negra) i la mica moscovita (blanca). Dins d’aquest grup estan també els minerals argilosos (caolinita, montmorillonita, ...).
Família dels amfíbols
Silicats complexos. Un dels més importants és l’hornblenda.
Família dels piroxens
Silicats rics en magnesi, ferro i calci. El més comú és l’augita.
Olivina
Silicat de magnesi i ferro. Fórmula: (Mg,Fe)SiO4.
Calcita
No és un silicat, sinò un carbonat de calci. Fórmula: CaCO3.
Els elements minoritaris i els minerals “d’interès econòmic”
Els elements minoritaris són rars i, en total, representen tan sols l’1% del pes de l’escorça. De totes formes, aquest grup inclou elements que són bàsics per a la indústria. Alguns d’aquests elements, juntament amb el percentatge en pes de l’escorça terrestre que els correspon, són:
Coure (Cu) 0,007%
Urani (U) 0,0004%
Or (Au) 0,0000005%
Aquests elements minoritaris no es troben en quantitats prou grans com per arribar a formar grans masses de minerals i roques tal i com fan els silicats o els carbonats. En comptes d’això, aquests elements tendeixen a concentrar-se en petites masses de mineral anomenades filons. Per tal d’explotar-los per a la indústria, l’home construeix mines. Cal, però, tenir en compte que les reserves d’aquests minerals són limitades i que una explotació abusiva pot esgotar-ne les reserves.
Alguns minerals no formadors de roques
Mineral
Fórmula química
Elements que se n’extreuen i ús industrial
Hematites
Fe2O3
Ferro: eines de ferro i acer
Magnetita
Fe3O4
Ferro: eines de ferro i acer
Pirita
FeS2
Sofre (element químic), àcid sulfúric.
Calcopirita
CuFeS2
Coure: canonades, cables elèctrics, tints, ...
Malaquita
CuCO3Cu(OH)2
Coure: canonades, cables elèctrics, tints, ...
Galena
PbS
Plom: bateries, ...
Esfalerita
ZnS
Zinc: galvanització, ...
Cassiterita
SnO2
Estany: recobriment de llaunes, ...
Fluorita
CaF2
Àcid fluorhídric, indústria de l’acer.
Barita
BaSO4
Bari; indústria del paper, ...
Halita
NaCl
Sodi i clor; indústria alimentària, ...
Guix
CaSO4·2H2O
Guix.
Cal tenir en compte que l’halita i el guix poden també ser considerats minerals formadors de roques (la sal gemma i el guix respectivament), encara que les masses que formen generalment no són gaire grans i es troben incloses entre d’altres roques, com els filons de mineral.
Cristalls i estructura dels minerals
Els minerals es formen i creixen per cristal·lització (o cristal·logènesi). Quan aquest procés es produeix, els elements que constitueixen el mineral es col·loquen a l’espai de manera simètrica i estableixen enllaços entre ells seguint un patró definit. Degut a aquesta estructura interna regular, molts minerals tenen una forma externa regular.
Pots observar el procés de cristal·lització al microscopi en una gota saturada de clorur sòdic (sal de cuina). El mineral que se’n forma és l’halita (NaCl). Si prens el cristall més gran i el tornes a posar en un altre portaobjectes amb unes gotes de dissolució saturada de clorur sòdic, aquest cristall continuarà creixent. Pots arribar així a tenir cristalls d’una mida considerable. També pots observar sal de cuina gruixuda amb la lupa binocular.
Quina forma tenen els cristalls? Quina relació té amb la disposició regular dels seus àtoms que mostra la figura de la dreta?
Per tal de poder-se formar, els cristalls necessiten:
Espai: per tal que els àtoms es puguin situar al lloc que els correspon per enllaçar-se químicament els uns amb els altres. Si no hi ha prou espai els cristalls seran petits i mal formats.
Temps: necessari perquè cada àtom es col·loqui al seu lloc. Si hi ha molt temps en resulten cristalls grans; en canvi, si n’hi ha poc, els cristalls que es formen són molt petits i no es veuen a cop d’ull.
Repòs: perquè no hi hagi turbulències a l’interior i la cristal·lització pugui arribar a ser perfecta o quasi perfecta.
La geologia divideix l’ampli rang de formes cristal·lines en set grups principals, segons els elements de simetria que presenten les formes bàsiques. Cadascun d’aquests set grups és un sistema cristal·lí. Per exemple, la galena pertany al sistema cúbic, però el quars pertany al sistema hexagonal. Altres minerals que pertanyen al sistema cúbic són l’halita, la fluorita, la pirita i l’esfalerita.
Dins de cadascun d’aquests sistemes hi ha tota una sèrie de formes relacionades. Per exemple, la figura següent mostra algunes de les “variacions” que podem trobar entre les formes bàsiques dels sistemes cúbic i hexagonal.
Sistema cúbic de l'halita Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Al sistema cúbic cada àtom de la xarxa
és compartit per vuit cubs adjacents Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Cristalls d'halita
(sistema cúbic) Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Sistema hexagonal Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Cristalls de beril·le Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Hàbits cristal·lins
El terme ’hàbit’ es refereix a la forma global del cristall. Com que sovint és difícil de decidir a primer cop d’ull a quin sistema cristal·lí pertany un mineral, és més senzill descriure el seu hàbit, que pot ser (veure figura 3.9):
Laminar (A): cirstalls fins i allargats, com fulles de ganivet.
Tabular (B): els cristalls són plans, com ara els del grup de les miques.
Acicular (C): cristalls llargs i prims, com agulles.
Fibrós: cristalls llargs i prims, com cabells.
Reniforme: es refereix a la forma de mongeta o ronyó de l’hematites.
La mineralogia és la ciència que estudia els minerals en diversos aspectes, com poden ser la composició química, les propietats físiques i químiques i l’origen. És una part dels coneixements dels geòlegs, que han d’aprendre a identificar els minerals. Cada mineral en té unes de particulars que depenen de la seva estructura. Les més importants s’expliquen a continuació:
Forma dels cristalls. Els minerals es formen i creixen per cristal·lització: els àtoms que els formen s’ordenen a l’espai seguint un patró ordenat i definit. Degut a aquesta estructura interna regular, molts minerals presenten cristalls amb una forma externa regular.
Exemples: la magnetita forma octàedres; la galena i lhalita cristal·litzen en cubs.
Color. És una propietat molt aparent però que no sempre ajuda a classificar un mineral, ja que molts poden presentar‑se en tot un rang de colors. La fluorita, per exemple, pot ser transparent, verda, groga, blava o porpra. Alguns colors són deguts a la presència de petites quantitats de substàncies “contaminants”.
Ratlla. És el color del mineral polvoritzat, que no sempre coincideix amb el del cristall. Per exemple, l’hematites pot tenir diferents colors, però la seva ratlla sempre és de color vermell fosc.
Duresa. És la resistència que oposa un mineral a ser ratllat. L’escala de Mohs (taula següent) ordena deu minerals estàndard de més tou (el talc) a més dur (el diamant). Si volem comprovar la duresa d’un mineral segons aquesta escala hem de comparar‑los amb aquests: si, per exemple, el nostre mineral és ratllat per la fluorita (4) però ratlla la calcita (3), podem dir que la seva duresa està entre 3 i 4.
Brillantor. Descriu la manera com la llum es reflecteix sobre un mineral. S’utilitzen diferents termes per a descriure‑la com ara:
Brillantor
Recorda
Exemple mineral
Metàl·lica
el metall
pirita
Vítria
el vidre
guix
Diamantina
el diamant
mica
Grassa
l’oli
halita
Mat
no té brillantor
caolí
Fractura i exfoliació. Alguns minerals, quan es trenquen, ho fan seguint cares planes. Aquesta propietat rep el nom d’exfoliació. Quan un mineral no presenta exfoliació pot trencar‑se també, però en aquest cas es parla de l’aspecte de la fractura.
Direccions d’exfoliació: una Exfoliació: plans. Exemple: grup de les miques.
Direccions d’exfoliació: dues Exfoliació: fragments llargs. Exemple: grup dels feldspats.
Direccions d’exfoliació: tres Exfoliació: cubs. Exemple: halita i galena.
Direccions d’exfoliació: quatre Exfoliació: octàedres. Exemple: fluorita.
Densitat. Es defineix com la relació entre la massa (generalment en grams) i el volum (generalment en cm3) d’un objecte.
Magnetisme. És una propietat útil en el cas de la magnetita, l’únic mineral comú que en presenta.
Gust. És una propietat útil per a identificar l’halita (gust salat) o la silvina (salat amarg). De totes formes no és gaire bona idea de tastar tots els minerals, sobre tot aquells que presenten aspecte metàl·lic o que has examinat amb àcid (l’àcid diluït és útil per a identificar el mineral que constitueix les roques calcàries: la calcita).
Reacció amb l’àcid. S’utilitza àcid clorhídric diluït. La calcita reacciona ràpidament i produeix efervescència, degut a la formació de bombolles de diòxid de carboni (CO2). Molts minerals del grup dels sulfurs (en particular la galena, PbS) produeixen una inconfusible olor a “ous podrits” quan reaccionen amb l’àcid, degut a l’àcid sulfhídric que se’n desprèn.
Table of Contents
És un error força comú el de confondre els minerals amb les roques. Per tal d’evitar-lo, hem d’aprendre el significat que aquests termes tenen per a la geologia.
Què són els minerals?
Per tal de comprendre què són hem de recórrer a la química. La química sovint parla d’elements (com el plom o el sofre) i de compostos (com el sulfur de plom).- Un compost es forma quan dos o més elements es combinen mitjançant enllaços químics.
- Un mineral és, simplement, un element químic o un compost que es forma a la Terra de manera natural. Per exemple, el compost que els químics anomenen sulfur de plom és un mineral comú que els geòlegs anomenen galena. A cada mineral li correspon una fórmula química: la de la galena és PbS (Pb: plom; S: sofre).
Hi ha milers de minerals diferents a la Terra, però tan sols uns 30 són molt comuns.Pots consultar l'article "Minerals" a la Viquipèdia.
Què són les roques?
Hi ha una gran varietat de roques a la Terra, però totes elles tenen en comú un fet: estan formades per minerals. Algunes roques, com ara la metaquarsita, contenen un sol mineral, el quars en aquest cas; la majoria, però, estan formades per l’associació de diferents minerals.En examinar una roca, les primeres preguntes que es fa un geòleg o una geòloga són: quins minerals conté? i com estan associats aquests minerals? Les respostes a aquestes preguntes serviran per a donar nom a la roca i per a saber com es va formar.
Elements i minerals de l’escorça
Abans d’estudiar les roques i els minerals en detall convé tenir algunes nocions sobre els elements dels quals són formats. La química coneix al voltant d’un centenar d’elements, però al camp de la geologia normalment consideren dos grups:Aquest dos grups són la base per a dividir els minerals en dos grups:
De totes maneres, s’han proposat diferents sistemes de classificació dels minerals. El més acceptat és el sistema del químic suec Berzelius, que els agrupa en vuit classes mineralògiques segons la naturalesa de l’anió (element o grup d’elements units que té càrrega negativa, per exemple el grup carbonat, CO32-, que en associar-se a un catió, com ara el calci, Ca2+, forma una espècie neutra; CaCO3 o carbonat de calci).
Els elements majoritaris i els minerals formadors de roques
Hi ha vuit elements en aquest grup, i entre aquests formen el 99 % del pes de l’escorça terrestre:El major percentatge del pes de l’escorça correspon a l'oxigen (O) i al silici (Si). Aquests dos elements es combinen fàcilment entre ells i amb d’altres elements per a formar el grup més comú de minerals de la Terra: els silicats. Els silicats representen (en pes) el 98% de les roques de l’escorça: per exemple, tots els minerals de la roca granit són silicats. Encara que els silicats són el principal grup de minerals formadors de roques, els carbonats, formats per carboni (C) i oxigen (O) són també importants. El carbonat més comú és el mineral calcita, que forma les roques calcàries i el marbre, per exemple.
Els elements minoritaris i els minerals “d’interès econòmic”
Els elements minoritaris són rars i, en total, representen tan sols l’1% del pes de l’escorça. De totes formes, aquest grup inclou elements que són bàsics per a la indústria. Alguns d’aquests elements, juntament amb el percentatge en pes de l’escorça terrestre que els correspon, són:Aquests elements minoritaris no es troben en quantitats prou grans com per arribar a formar grans masses de minerals i roques tal i com fan els silicats o els carbonats. En comptes d’això, aquests elements tendeixen a concentrar-se en petites masses de mineral anomenades filons. Per tal d’explotar-los per a la indústria, l’home construeix mines. Cal, però, tenir en compte que les reserves d’aquests minerals són limitades i que una explotació abusiva pot esgotar-ne les reserves.
Cristalls i estructura dels minerals
Els minerals es formen i creixen per cristal·lització (o cristal·logènesi). Quan aquest procés es produeix, els elements que constitueixen el mineral es col·loquen a l’espai de manera simètrica i estableixen enllaços entre ells seguint un patró definit. Degut a aquesta estructura interna regular, molts minerals tenen una forma externa regular.
Pots observar el procés de cristal·lització al microscopi en una gota saturada de clorur sòdic (sal de cuina). El mineral que se’n forma és l’halita (NaCl). Si prens el cristall més gran i el tornes a posar en un altre portaobjectes amb unes gotes de dissolució saturada de clorur sòdic, aquest cristall continuarà creixent. Pots arribar així a tenir cristalls d’una mida considerable. També pots observar sal de cuina gruixuda amb la lupa binocular.
Per tal de poder-se formar, els cristalls necessiten:
Tens més informació al document "On i com es formen els minerals".
Els sistemes cristal·lins
La geologia divideix l’ampli rang de formes cristal·lines en set grups principals, segons els elements de simetria que presenten les formes bàsiques. Cadascun d’aquests set grups és un sistema cristal·lí. Per exemple, la galena pertany al sistema cúbic, però el quars pertany al sistema hexagonal. Altres minerals que pertanyen al sistema cúbic són l’halita, la fluorita, la pirita i l’esfalerita.Dins de cadascun d’aquests sistemes hi ha tota una sèrie de formes relacionades. Per exemple, la figura següent mostra algunes de les “variacions” que podem trobar entre les formes bàsiques dels sistemes cúbic i hexagonal.
Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
és compartit per vuit cubs adjacents
Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
(sistema cúbic)
Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Wikimedia commons
(cliqueu sobre la imatge)
Hàbits cristal·lins
El terme ’hàbit’ es refereix a la forma global del cristall. Com que sovint és difícil de decidir a primer cop d’ull a quin sistema cristal·lí pertany un mineral, és més senzill descriure el seu hàbit, que pot ser (veure figura 3.9):Cristalls i estructura dels minerals
La mineralogia és la ciència que estudia els minerals en diversos aspectes, com poden ser la composició química, les propietats físiques i químiques i l’origen. És una part dels coneixements dels geòlegs, que han d’aprendre a identificar els minerals. Cada mineral en té unes de particulars que depenen de la seva estructura. Les més importants s’expliquen a continuació:Exemples: la magnetita forma octàedres; la galena i lhalita cristal·litzen en cubs.
Escala de duresa de Mohs
que l'acer
↑
5,5 ---------
↓
ratllats per
un ganivet
d'acer
ratllats per
una moneda
de coure
ratllats
per l'ungla
Exfoliació: plans.
Exemple: grup de les miques.
Exfoliació: fragments llargs.
Exemple: grup dels feldspats.
Exfoliació: cubs.
Exemple: halita i galena.
Exfoliació: octàedres.
Exemple: fluorita.
Imatges i descripció d'alguns minerals: http://geomaps.wr.usgs.gov/parks/rxmin/mineral.html
Més sobre cristal·lografia: http://webmineral.com/crystall.shtml